Калибровка СИ переменного напряжения

[simaz179 0]

Здравствуйте, уважаемые.

Пытаюсь разрешить проблему - есть аналого-цифровой модуль (оцифровывающий переменное напряжение в диапазоне 0-230В, 50 гЦ с погрешностью 0,2 %.

Необходимо его откалибровать, проблема в том что его емкостная нагрузка 0,047 мкФ а все калибраторы (какие смог найти) имеют ограничение по емкостной нагрузке не более 200 пФ.

Мне дали идею использовать регулируемый источник питания и паралельно его выходу включить высокоточный вольтметр (0,04 или 0,05%) и калибровать модуль сравнивая его показания с вольтметром.

Вопрос в том как характеристики источника питания повлияют на точность калибровки и какой источник для этой цели выбрать?

[Дмитрий Борисович 1016]

Мне дали идею использовать регулируемый источник питания и паралельно его выходу включить высокоточный вольтметр (0,04 или 0,05%) и калибровать модуль сравнивая его показания с вольтметром.

В данном случае любой калибратор или источник сигнала.

[Sollus 12]

Мне дали идею использовать регулируемый источник питания и паралельно его выходу включить высокоточный вольтметр (0,04 или 0,05%) и калибровать модуль сравнивая его показания с вольтметром.

В данном случае любой калибратор или источник сигнала.

Согласен с ув. Дмитрием Борисовичем. Желательно чтоб уровень на выходе источника сигнала был стабилен, и чтоб вольтметр с которым будете сравнивать показания по характеристикам входа (та же емкостная нагрузка и входное сопротивление) был максимально идентичен с Вашим АЦМ.

[Фёдоров_Ф 300]

Вопрос в том как характеристики источника питания повлияют на точность калибровки и какой источник для этой цели выбрать?

Т.к. напряжение (эффективное значение?) на выходе источника Вы будете контролировать высокоточным вольтметром, то основным источником ошибки станут шумы источника. Их амплитудные и спектральные характеристики.

Зная характеристики Вашего АЦМ - частота дискретизации, единица младшего разряда, алгоритм обработки "сырых" данных, - можно определить требования к шумам источника.

Удачи...

[Дедюхин А.А. 358]

Здравствуйте, уважаемые.

Пытаюсь разрешить проблему - есть аналого-цифровой модуль (оцифровывающий переменное напряжение в диапазоне 0-230В, 50 гЦ с погрешностью 0,2 %.

Необходимо его откалибровать, проблема в том что его емкостная нагрузка 0,047 мкФ а все калибраторы (какие смог найти) имеют ограничение по емкостной нагрузке не более 200 пФ.

Мне дали идею использовать регулируемый источник питания и паралельно его выходу включить высокоточный вольтметр (0,04 или 0,05%) и калибровать модуль сравнивая его показания с вольтметром.

Вопрос в том как характеристики источника питания повлияют на точность калибровки и какой источник для этой цели выбрать?

Коваленко Сергей Анатольевич,Метролог,ООО "НПП "Микроника" не ваш сотрудник, который по всей стане ищет:

"калибратор переменного напряжения и тока или эталонные источники с указанными характеристиками.

Частота 50 Гц, можно с диапазоном включающим 50 Гц.

Относительная погрешность не менее 0,04%

Канал переменного напряжения:

Напряжения от 0 до 320 (220) В;

Частота 50 Гц;

Ёмкостная нагрузка не менее 0,047 мкФ;

Ток нагрузки не более 20 мА

Канал переменного тока:

Ток от 0 до 5 А;

Ёмкостная нагрузка не менее 0,047 мкФ;"

из разных мест уже запросов десять к нам свалилось с аналогичными требованиями

[Некролог 139]

Желательно ... чтоб вольтметр с которым будете сравнивать показания по характеристикам входа (та же емкостная нагрузка и входное сопротивление) был максимально идентичен с Вашим АЦМ.

Это абсолютно не обязательно, поскольку вольтметр - нагрузка по сравнению с АЦМ ничтожная; значит, (1) ничто не мешает подключать АЦМ и вольтметр одновременно, _{и (2) найти вольтметр с входной ёмкостью 47 нФ будет затруднительно. :lol:}

simaz179

Источник возможных погрешностей в Вашем случае - то, что АЦМ и вольтметр могут мерять напряжение по разным алгоритмам (среднеквадратическое значение, средневыпрямленное, может, даже квазипиковое, хотя это на таких уровнях точности большая редкость). И при наличии на выходе источника питания существенных гармоник (выше примерно 1%) это повлияет, если АЦМ реализует алгоритм измерения СКЗ, а вольтметр СВЗ, или наоборот.

[Данилов А.А. 1988]

Пытаюсь разрешить проблему - есть аналого-цифровой модуль (оцифровывающий переменное напряжение в диапазоне 0-230В, 50 гЦ с погрешностью 0,2 %.

Не можете конкретизировать:

"оцифровывающий" мгновенные значения напряжения, действующие иди амплитудные?

[simaz179 0]

Пытаюсь разрешить проблему - есть аналого-цифровой модуль (оцифровывающий переменное напряжение в диапазоне 0-230В, 50 гЦ с погрешностью 0,2 %.

Не можете конкретизировать:

"оцифровывающий" мгновенные значения напряжения, действующие иди амплитудные?

Оцифровывает действующие (фактические) значения, частота дискретизации входного сигнала 4 кГц, время дискретизации входного сигнала 120 мсек.

[Данилов А.А. 1988]

Оцифровывает действующие (фактические) значения

Значит, действующие, т.е. среднеквадратические?!

частота дискретизации входного сигнала 4 кГц, время дискретизации входного сигнала 120 мсек.

Что-то не клеится:

4 кГц, т.е. период 0,25 миллисекунды

120 мс - быть может, 120 микросекунд?

И не время дискретизации, а время измерений?

[Sollus 12]

Желательно ... чтоб вольтметр с которым будете сравнивать показания по характеристикам входа (та же емкостная нагрузка и входное сопротивление) был максимально идентичен с Вашим АЦМ.

Это абсолютно не обязательно, поскольку вольтметр - нагрузка по сравнению с АЦМ ничтожная; значит, (1) ничто не мешает подключать АЦМ и вольтметр одновременно, _{и (2) найти вольтметр с входной ёмкостью 47 нФ будет затруднительно. :lol:}

1. Я не писал, что что-то мешает подключать вольтметр и АЦП одновременно.

2. Максимально идентичен не значит идентичен. ?

[Дмитрий Борисович 1016]

Что-то не клеится:

Уважаемый simaz179, всетаки несовсем корректно поставил задачу

Задача в последнее время достаточно распространенная, для тех кто занимается АСУ ТП и системами контроля качества

электроэнергии.

Как правило имеется аналого-цифровой модуль который оцифровывает мгновенные значения напряжения и далее производит

расчет действующего, т.е. среднеквадратического значения. Возможно еще контроль гармоник сигнала 50Гц ( по последним

требованиям вплоть до 40-ой гармоники).

Как правило модуль выполняется на дельта-сигма АЦП ( например МСР3901, МСР3906...) или PIC-контроллерах.

Обычно разрядность не менее 16-и.

По предоставленным данным ( частота дискретизации входного сигнала 4 кГц, время дискретизации входного сигнала 120 мсек.)получается - анализ по 6 периодам входного сигнала, 480 выборок на период сигнала 50Гц. Что вполне достаточно для качественного анализа спектра сигнала и расчета действующего значения напряжения.

Так что для его задачи вполне подходит:

регулируемый источник питания и паралельно его выходу включить высокоточный вольтметр (0,04 или 0,05%) и калибровать модуль сравнивая его показания с вольтметром.

Например старенький В1-9 с блоком усилителя.

P.S. Мы иногда используем усилитель выполненый на микросхеме от автомагнитолы (40ВТ) с

включенным на выходе её линейным трансформатором.

[simaz179 0]

Оцифровывает действующие (фактические) значения

Значит, действующие, т.е. среднеквадратические?!

частота дискретизации входного сигнала 4 кГц, время дискретизации входного сигнала 120 мсек.

Что-то не клеится:

4 кГц, т.е. период 0,25 миллисекунды

120 мс - быть может, 120 микросекунд?

И не время дискретизации, а время измерений?

Не буду утверждать что все цифры верны, списал с паспорта производителя

[Данилов А.А. 1988]

Не буду утверждать что все цифры верны, списал с паспорта производителя

Быть может, была буковка "мю", а не "м"?

[Данилов А.А. 1988]

Как правило имеется аналого-цифровой модуль который оцифровывает мгновенные значения напряжения

Именно поэтому и спросил автора вопроса...

Как вариант: нельзя ли передать единицу напряжения именно АЦП, но не на переменном, а на постоянном токе? Здесь будет именно передача единицы напряжения.

Остальная часть устройства к размеру единицы напряжения относится опосредованно, а потому для остальной части правильнее было бы аттестовать алгоритмы и программы.

[Дмитрий Борисович 1016]

Остальная часть устройства к размеру единицы напряжения относится опосредованно, а потому для остальной части правильнее было бы аттестовать алгоритмы и программы.

В микропроцессорных устройствах нет отдельного выхода кода АЦП, по которому можно было бы передать единицу напряжения.

Кроме того например в приведенных АЦП - МСР3901,МСР3906 код передается по шине SPI, что потребует дополнительных

аппаратных затрат для передачи этого кода во внешнее устройство.

И все таки (моё мнение), с точки зрения метрологии, для таких устройств лучше их воспринимать "черным ящиком".

Подал на вход сигнал - получил результат измерения - сравнил с эталоном.

Разбираться с алгоритмом и программой микропроцессора ( когда программист экономит каждый бит/байт кода) может быть

себе дороже!

[Данилов А.А. 1988]

И все таки (моё мнение), с точки зрения метрологии, для таких устройств лучше их воспринимать "черным ящиком".

Это понятно. Но ... при таком походе существенно возрастают требования к эталонам. Именно поэтому у автора проблема с эталоном...

[simaz179 0]

Как правило имеется аналого-цифровой модуль который оцифровывает мгновенные значения напряжения

Именно поэтому и спросил автора вопроса...

Как вариант: нельзя ли передать единицу напряжения именно АЦП, но не на переменном, а на постоянном токе? Здесь будет именно передача единицы напряжения.

Остальная часть устройства к размеру единицы напряжения относится опосредованно, а потому для остальной части правильнее было бы аттестовать алгоритмы и программы.

Могло бы быть вариантом но.. В методике по поверке модуля забиты условия поверки и входной сигнал там с определёнными (и для частоты) параметрами.

Вероятно модуль и в правду рассмотрен как чёрный ящик

Изменено 10 Июня 2010 пользователем simaz179

[Фёдоров_Ф 300]

Оцифровывает действующие (фактические) значения, частота дискретизации входного сигнала 4 кГц, время дискретизации входного сигнала 120 мсек.

Видимо, "время дискретизации" = период усреднения, эквивалентный постоянной времени детектирования.

Поэтому Вам надо в качестве эталонного вольтметра взять вольтметр с характеристиками, как у Вашего АЦМ: измерение действующего значения переменного напряжения частотой 50 Гц; полоса пропускания = 2 кГц; тау = 120 мс.

И можно оба прибора подключать к сети через фильтр, который не пропускает помеху большую погрешности АЦМ на частотах более 2 кГц.

[Дмитрий Борисович 1016]

Поэтому Вам надо в качестве эталонного вольтметра взять вольтметр с характеристиками, как у Вашего АЦМ: измерение действующего значения переменного напряжения частотой 50 Гц; полоса пропускания = 2 кГц; тау = 120 мс.

Позвольте вопрос: Что это за вольтметр?

[simaz179 0]

Уважаемые, с влиянием и точностными характеристиками просвятили.

Начал подбирать подходящий регулируемый источник переменного тока и столкнулся с тем что ни у одного из них нет расчёта ограничений для ёмкостной нагрузки

Непонятно как он поведёт себя при работе с ёмкостью на входе равной 470 000 пФ, сработает перегрузка и повториться история с калибратором.

Нелёгкая эта работа, тащить из болота...

[Данилов А.А. 1988]

Непонятно как он поведёт себя при работе с ёмкостью на входе равной 470 000 пФ

Наверное, на выходе источника (как я понял, речь идёт о ёмкости нагрузки).

Максимальный ток, потребляемый нагрузкой?

[Некролог 139]

Sollus

В софизмах я не силён, увы... :'( Что-то я раздражительным последнее время стал, от извечных русских бед, что ли...

Фёдоров_Ф

ИМХО, проще подать чистый сигнал, чем заботиться о том, чтобы эталону и ЦАМ от помех поплохело строго одинаково.

Таккк... Уже 0,047 мкФ превратились в 470000 пФ... Я им тут попревращаюсь, забудут, как звали.

А действительно, какая амплитуда? А то, может, 10 мВ нужно, тут проще парёной репы - делитель поставить на выход обычного генератора.

[Дмитрий Борисович 1016]

Изначально емкость входа была 0,047мкФ.

На частоте 50Гц эквивалентное сопротивление входа составляет 67,759 кОм.

При напряжении 230В ток нагрузки 3,39мА.

При напряжении 100В ток нагрузки 1,476мА.

Читаем технические характеристики В1-9:

Допустимая нагрузка прибора: ≤10Е-5 А (1, 10 и 100 мВ),

(Uн/Uк)*10Е-2 А (1, 10 и 100 В).

Т.е. при напряжении выходном напряжении ( без блока усилителя)100В допустимая нагрузка 10мА.

Что не хватает?

Да, для получения 230В нужен блок усилителя.

Основная погрешность выходного напряжения:

±(0,05+(0,005Ик+В)/Ин),где В=0,005 – погрешность, В ;

Коэффициент гармоник выходного напряжения 0,06%, коэффициент нечетных гармоник <0,05%

И наверное основной вопрос после всех бесед. Хотя он должен быть первым.

Вы пишите:

В методике по поверке модуля забиты условия поверки и входной сигнал там с определёнными (и для частоты) параметрами.

Так значит методика есть и она утверждена!!!

Что за аппаратура там заложена для проведения поверки???

[simaz179 0]

Обдумываю как развязать нагрузку (калибруемый блок) от источника переменного напряжения, например с помощью трансформатора с коэфициентом передачи 1:1. Надеюсь таким способом снизить влияние емкостной нагрузки на источник и избежать перегрузок.

[Дмитрий Борисович 1016]

Обдумываю как развязать нагрузку (калибруемый блок) от источника переменного напряжения, например с помощью трансформатора с коэфициентом передачи 1:1. Надеюсь таким способом снизить влияние емкостной нагрузки на источник и избежать перегрузок.

А зачем коэффициент передачи 1:1? Любой!!! Вы же дальше сравнивать можете с эталонным вольтметром.